Гусев - Электроника (944138), страница 30
Текст из файла (страница 30)
В соответствии с этим применяются следующие термины. Иптегральна.ч .иикрогхеми . микроэлектронное изделие, выполняющее определенные функции преобразования, имеющая высокую плотность упаковки электрически соединенных между собой элементов и компонентов и представляющая единое целое с точки зрения требований к испытаниям, приемке и эксплуатации. Эле.ненни часть ИС, в которой реализуется функция какого-либо радиоэлемента (гранзисгора, диода, резистора.
137 конденсатора и и д,) и которую нельзя отделить от кристалла и рассматривать как самостоятельное изделие с точки зрения измерения параметров, упаковки и эксплуатации. Компонент часть ИС, с помощью которой можно реализовать функцию какого-либо радиоэлемента. Однако с точки зрения измерения параметров, эксплуазации и упаковки это самостоятельное изделие, которое можез быть отделено от изготовленной ИС и заменено на другое, например бескорпусный транзистор, навесной конденсатор в гибридной ИС и т. д.
При разработке технической документации в ИС используются термины «корпус», «подложка», «плага». «полупроводниковая пластина», «кристалл», «контактная площадка» и др. Корпус — часть конструкции ИС, которая защищает кристалл от внешних воздействий. Типы и размеры корпусов, а также число вводов и их расположение стандартизованы. На корпусе имеется «ключ» или корпус выполняется несимметричной формы, что эквивалентно ключу, который необходим для правильного нахождения выводов микросхемы.
)!одлпжка ИС вЂ” - заготовка, предназначенная для изготовления на ней элементов гибридных и пленочных ИС, межэлементных и межкомпонентных соединений, контактных пло~цадок. П,впиа ИС . часть подложки (или вся подложка), на поверхности которой выполнены пленочные элементы, контактные площадки и линии соединений элементов и компонентов. Пьмупроводниковпл плистпни — заготовка, используемая для создания ИС (иногда пластина с выполненными на ней элемент ами). Кристалл ИС часть пластины, полученная после ее резки, когда на одной пластине выполнено несколько функциональных устро йст в. Контакт«вы площадки — металлизированные участки на кристалле, предназначенные для присоединения к выводам корпуса ИС. Бескорпусная микросхема -- ИС„содержащая кристалл и выводы (применяется для создания микросборок), Степень сложности ИС характеризуется степенью интеграпии К=!я Д!, где Д! — число элементов и компонентов, входящих в ИС.
Коэффициент К обычно округляют до ближайшего целого болыпего значения, В соответствии с этой формулой ИС первой степени интеграции содержа~ до !О элементов и компонентов, второй — от ! 1 до 100, третий -- от 101 до ! 000, четвертый от 1001 до 10 000: пятый . 10 001 до 100 000. шестой от !0000! ло !О и т. д. Распространены следуюн!ие качественные оценки степени сложности ИС: малая (МИС), средняя (СИС), большая (БИС), сверхбольшая (СБИС). '! а блица 2.2 !скнодогия ит~ славления ис Ндикееноваиис: ИГ Кадиксе~во моментов и кокиеоиеитав вид иг Цифровая Биполярная Униполярная Ьиполярная Уяиполярная Биполярная Биполярная Униполярная Э Биполярная и Униполярная и Биполярная и Уииполярная 1 100 Аналоговая Цифровая ! --30 10! !000 1О1 — 500 СИС Аналоговая Цифровая Аналоговая Цифровая Аналоговая 31 100 1001 — 10 000 501- 2000 10! — 300 101 .
300 Балсс 10000 2000 и 300 » 300 БИС СБИС 139 Ориентировочное соответствие качественных наименований и количественных показателей приведено в табл. 2.2. Особо быстродействующие ИС называют сверхскоростными интегральными микросхемами (ССИС). Под ССИС обычно понимают ИС, скорость установления которых для цифровых сипгалов менее 2,5 нс, или ИС, имеющие границу рабочего диапазона не менее ЗОО МГц.
Интегральные микросхемы по конструктивно-технологическим признакам подразделяют на монолитные, пленочные, гибридные, совмещенные ИС. В полупроводниковых монолип!ных ИС все элементы схемы (диоды, транзисторы, резисторы и т. д.) выполнены на основе одного кристалла полупроводникового материала„так называемой активной подложки (обычно монокристалл кремния). В пленочных ИС все элементы представляют собой пленки, нанесенные на диэлектрическое основание (пассивную подложку). Различают тонкопленочные и толстопленочные ИС. В е!ебридных ИС пассивные элементы выполнены в виде пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку, а активные элементы (диоды, транзисторы и т. д.) являются навесными. Обычно это малогабаритные дискретные элементы или бескорпусные монолитные полупроводниковые ИС, соединенные с соответствующими выводами на подложке с помощью жестких проводников.
Сон.иепсеппые ИС изготовляют на основе технологии полупроводниковых и пленочных микросхем, т. е. транзисторы и диоды выполняют так же, как и в полупроводниковых ИС, а пассивные элементы и межсоединения наносят в виде пленок на ту же подложку. Подложка для обеспечения электрической изоляции перед этим окисляется. ИС обычно является законченным электронным узлом определенного функционального назначения, соответствующие активные и пассивные элементы и компоненты которого выполнены групповым методом с использованием опрепеленных технологических приемов. Рассмотрим некоторые особенности пассивных и активных элементов, обусловленные технологией изготовления. Пассивные компоненты ИС.
К пассивным компонентам ИС относятся резисторы, конденсаторы, индуктивности и внутрисхемные соединения. Резисторы в тонкопленочных ИС представляют собой или полоску, или пленку определенной конфигурации, нанесенную между двумя контактами на непроволящем основании 1подложке). На рис. 2.49, а, 6 показаны две основные конфигурации пленочных резисторов.
Изменение сопротивления резистора осуществляется как за счет изменения геометрических размеров пленки (п)ирины, длины и толщины), так и за счет изменения ее материала. Металлопленочные резисторы из)отовляют путем осаждения из паров нихрома, тантала, ингрида тантала или смеси металлов с диэлектриком, которые называются керметами. Их применение обеспечивает высокое удельное сопротивление. Керметы получают из хрома и монооксида кремния путем одновременного осаждения их из паров на подложку. Свойства элементов тонкопленочных ИС во многом зависят от качества подложки, выполненной из стекла, керамики или пластмассы.
К микронеровностям поверхности подложки прель- являют жесткие требования. Их размер колеблется от 0,5 до 1,5 мкм. В монолитных ИС роль резистора выполняет обьемное сопротивление участка монокристалла полупроводника, в обьеме которого изгоговляют монолитную ИС. Кристалл в этом случае является полложкой. Для получения требуемого но- = нг а Х1 Взо.т а1 Рис. 2 49. Конструкция пленочных резисторов (и, о); с~руктура диффузионного резистора 1е): зквивалентнвя схема лиффузионвого резистора 1:) 140 минала резистора размеры соответствующего участка и также проводимость его должны иметь строго определенные значения. Чаще всего резисторы получают путем локальной диффузии примесей через маску, ограничивающую зону резистора.
При этом процессе на подложке одновременно создаются базовые или эмиттерные области соответствующих транзисторов, Резисторы. полученные с помощью диффузионной технологии, называют диффузионными. Как правило, они формируются во время процесса базовой диффузии, т. е. одновременно с образованием базовых слоев всех транзисторов. Следует отметить, что при изготовлении ИС на каждой стадии обычно производят двухэтапную диффузию одного типа примесей 1донорной или акцепторной). В процессе такой диффузии на поверхности полупроводника образуется слой оксида, который при следующей диффузии (процесс получения эмиттеров у транзисторов ИС) защищает образовавшийся ранее диффузионный резистор от проникновения в него примесей, создающих другой тип электропровод- ности.
Затем с помощью фотошаблона с использованием метода фотолитографии травлением производят удаление оксида с участков, где предусмотрен контакт. В образовавшиеся окна в вакууме напыляют алюминий, образующий контакты резис~ора (В). Структура подобного диффузионного резис~ора представлена на рис. 2.49,в. Эквивалентная схема диффузионного резистора (рис. 2.49,г) достаточно сложная. В нее входят транзистор, коллекторный переход которого образован эпитаксиальной пленкой и подложкой, а эмиттерный переход образован слоем резистора и эпитаксиальной пленки. Сопротивление контактов и подводящих электродов показано на эквивалентной схеме в виде резистора Я, = 10 Ом. На подложку, являющуюся коллектором транзистора, обычно подается самый низкий потенциал. Эмиттерный переход в нормально работающей схеме закрыт.
Если же по какой-либо причине в цепи базы появится ток, например из-за утечки, то в соответствии с принципом действия транзистора в цепи резистор -. подложка начнет протекать ток, в !гм, раз больший тока базы. Поэтому при проектировании схемы необходимо, чтобы слой и находился под самым высоким положительным потенциалом. Сопротивления диффузионных резисторов не превышают 30 кОм. Погрешность их выполнения 10--20;4.
Значения барьерных емкостей С, и С невелики, и их влияние сказывается лишь на достаточно высоких частотах. Конденсаторьь В ИС используются конденсаторы двух типов: тонкопленочные и конденсаторы, основанные на использовании барьерной емкости р-л-перехода. уонкоплевочные конденсаторы (рис. 2.50, а), представляют собой трехслойную структуру металл диэлектрик металл. м! ю л) упо и й Рис 2.50. Структура тонкопленочного конленсаторв 144): структура конденсатора, у которого роль обкладки выполняет кремниевая подложки (П). и еко жвивалентная схема )в): 4 л к р «..' обк.
лкв ковлквк орл, 4 лол ювкв, 4 кл .. ыя кыв, Л. Л выволы В качестве диэлектрика обычно используют оксид тантала Та,О„сульфид пинка л.по, оксид алюминия А1,0з и монооксид кремния %0 или германия ОеО и др. Тонкопленочные конденсаторы неполярны, имеют удовлетворительную добротность. Для увеличения емкости их в отдельных случаях выполняют многослойными. Однако при изготовлении приходится сталкиваться с трудностями получения бездефектных диэлектрических пленок малой толщины (порядка 0,05 мкм).
Поэтому достаточно сложно выполнить по этой технологии конденсаторы с большой емкостью. В ряде случаев одной из обкладок конденсатора является кремниевая подложка (в случае монолитных ИС), на которой методом окисления получен слой диэлектрика ЯО,. На диэлектриках, в свою очередь, напылена вторая обкладка. Структура и эквивалентная схема такого конденсатора показаны на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
